Біотехнологія — дисципліна, спрямована на дослідження можливості використання живих організмів або продуктів їхньої життєдіяльності з метою пошуку варіантів розв’язання сучасних проблем у медицині, сільському господарстві та інших галузях. Один з напрямків біотехнології — генна інженерія, яка займається вивченням біологічних процесів у живих організмах для створення нових видів тварин, рослин, мікроорганізмів чи покращення властивостей тих, що вже існують.

Сучасні методи біотехнології дають змогу забезпечувати безліч людських потреб — від модифікації рослин для підвищення якості харчових продуктів до розробки життєво необхідних медичних препаратів.

Методи й основні напрямки біотехнології

Біотехнологія перетинається з багатьма іншими дисциплінами: молекулярною та клітинною біологією, генетикою, біохімією, ембріологією й навіть з робототехнікою, інформаційною та хімічною технологіями. Серед галузей біотехнології представлена біоінженерія, генна та клітинна інженерія, біомедицина (а також наномедицина), біофармакологія, біоінформатика, біоніка, біоремедіація, штучний відбір, клонування, гібридизація.

Методи й основні напрямки біотехнології

Клітинна і генна інженерія — сьогодні основні біотехнологічні методи.

Клітинна інженерія передбачає модифікацію або виведення нових клітин з тих, що вже існують. Для цього виконується значна кількість лабораторних дослідів, під час яких найчастіше комбінуються властивості різних клітин. Дослідники вирощують клітини шляхом пересадки органел або злиття клітин. Клітинна інженерія маніпулює також тканинами і протопластами. Важливе значення має такий метод клітинної інженерії, як метод культури ізольованих тканин.

Генна інженерія передбачає проведення лабораторних дослідів для створення культур з необхідними якостями шляхом штучної зміни в генотипі мікроорганізму. Методи генетичної інженерії застосовують досить широко й успішно для вивчення людини, онкологічних захворювань і хвороб, пов’язаних з імунною системою. Перші успішні досліди датуються першою половиною 20 століття, а перший препарат рекомбінантного інсуліну був отриманий у 80-х роках минулого століття.

Введення чужих для геному бактеріальних клітин генів здійснюють з використанням так званих «векторних ДНК» (плазміди, бактеріофаги та інші мобільні генетичні елементи). Методами генетичної інженерії отримані трансгенні рослини (ГМ-рослини) і трансгенні тварини.

Клонування — ще одна методика біотехнології. Вона полягає у створенні клону або клонів — нащадків, які на 100% відповідають прототипу, природним шляхом або шляхом безстатевого розмноження. Перше клонування провели на рослинах. Сьогодні цю методику застосовують і для генетичного виведення бактерій. Існує також молекулярне клонування (отримання ідентичних копій спадкових молекул) та штучне отримання клонів організмів, клітин, молекул.

Основні напрямки розвитку біотехнології (зокрема, клітинної інженерії):

розробка штамів різних мікроорганізмів;
виведення нових порід тварин і сортів рослин;
розробка харчових продуктів та кормів для тварин;
створення засобів захисту сільськогосподарських культур від шкідників і різних хвороб;
розробка сучасних методик щодо захисту екології.

Це лише частина напрямків, у яких використовується біотехнологія. Наука постійно розвивається, а вчені ставлять перед собою все складніші цілі.

Досягнення біотехнології в різних галузях

Біотехнологія допомогла здійснити безліч відкриттів у галузі медицини та науки.

Досягнення біотехнології в медицині

Медичні біотехнології діляться на діагностичні та лікувальні.

Перші дослідження були проведені в 70-х роках 20 століття, коли вчені перенесли генетичний матеріал з одного організму в інший за допомогою використання рекомбінантної ДНК.

Також за допомогою генномодифікованих бактерій був створений людський інсулін і гормон, що стимулює появу еритроцитів у кістковому мозку — еритропоетин.

препарат інсулін

У перспективі вчені розглядають застосування технологій біотехнології як спосіб боротьби з невиліковними захворюваннями та з хворобами, що передаються спадково. Крім того, генна інженерія може допомогти зі створенням гормональних препаратів для підвищення імунітету й пересадкою генів з метою розв’язання проблеми народження неповноцінних дітей.

Сучасні досягнення біотехнології в науці

Біотехнологія сприяла появі тварин абсолютно нових порід і рослин нових сортів, що принесло користь сільському господарству. Також сьогодні селекційні процеси прискорилися втричі — з 11 до 3-4 років.

Біотехнологія використовується в мікроелектроніці (на основі польового ефекту створені іон-селективні транзистори) та у видобутку нафти (для збільшення нафтовіддачі нафтових пластів). В екології біотехнологічні методи застосовуються для очищення побутових та промислових стічних вод.

Учені вірять, що в майбутньому біотехнологія також допоможе розв’язати сучасні проблеми, зокрема:

забруднення навколишнього середовища хімічними продуктами;
брак очищеної та прісної води;
дефіцит енергетики.

Крім того, біотехнологія здатна підвищити рівень медичного обслуговування й допомогти у створенні нових екологічно чистих продуктів і матеріалів.